DE2158870B1 - Hydraulische Servoanlage mit zwei Pumpen und mehreren Hydromotoren - Google Patents

Hydraulische Servoanlage mit zwei Pumpen und mehreren Hydromotoren

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DE2158870B1
DE2158870B1 DE19712158870D DE2158870DA DE2158870B1 DE 2158870 B1 DE2158870 B1 DE 2158870B1 DE 19712158870 D DE19712158870 D DE 19712158870D DE 2158870D A DE2158870D A DE 2158870DA DE 2158870 B1 DE2158870 B1 DE 2158870B1
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    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/16Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors
    • F15B11/17Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with two or more servomotors using two or more pumps

Description

3 4
Es liegt die Aufgabe vor, eine hydraulische Servo- flußwiderstand im Wege zum bestimmten Verbraucher
anlage der eingangs genannten Art so auszubilden, erhöht.
daß zunächst alle Verbraucher bis zu einer vor- Der Drosselschieber kann in vorteilhafter Weise bestimmten regulierbaren Fördermenge beaufschlagt weiterhin mit einer sich verjüngenden Drosselblende werden können und daß dann ein bestimmter Ver- 5 ausgeführt sein, so daß sich in der einen Durchflußbraucher eine über die vorbestimmte Fördermenge richtung die erwünschte große Drosselwirkung erhinausgehende regulierbare Fördermenge erhalten gibt, die Drosselwirkung in der anderen Durchflußkann, wobei zur Vermeidung von Drosselverlusten richtung aber weitgehend gemindert ist, letzteres wie auf die Einhaltung stabiler Betriebszustände der es z. B. für das Senken des den Hub des Hubmastes Anlage Wert gelegt werden soll. io eines Hubladers bewirkenden hydraulischen Zylin-
Diese Aufgabe wird bei einer Servoanlage der ders sehr erwünscht ist.
eingangs umrissenen Art durch die Kombination Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgender Merkmale gelöst: stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
a) das Schaltventil ist einem einzigen bestimmten ^s ^eigt
Verbraucher zugeordnet· 1S FlS- 1 erne hydraulische Servoanlage gemäß der
b) die Druckseiten der beiden Pumpen sind durch E^dung in schematisier Darstellung mit längseine Verbindungsleitung über ein Rückschlag- fsch»em Schaltventil letzteres m Ruhestellung ventil miteinander verbunden, über das sich bzf m Arbeitsstellung fur die Betätigung der Anlage der Förderstrom der ersten Pumpe mit demjeni- m*nur5^r Pumpe, und
gen der zweiten Pumpe beim Schließen des 20 , Fl*2 d,ie ^f*? §emaß Ρι§;/ jf Arbeitsstel-
Ringkanals des Schaltventils vereinigt, so daß lunS ^ *e B*fg™g ei"es Verbrauchers mit
nunmehr beide Pumpenströme den Steuerschie- ^halteter zweiter Pumpe.
ber in Schaustellung halten· m den Flg" * und2 wiedergegebene Servo-
ber in bcnaltsteüung halten, ankge besteht ^ wesentlichen mnächst aus den
c) m der über das Schaltventil zum bestimmten ag von einer Brennkraftmaschine 1 getriebenen Pum-Verbraucher führenden Leitung ist stromab der pen 2 und 3, die ihren Druckmittelbedarf über Stelle, an der sich die Förderstrdme der beiden Saugleitungen 4 und 5 aus einem Hydraulikbehälter 6 Pumpen vereinigen, aber stromauf des Schalt- decken. Eine Verbindungsleitung 7 weist zwischen ventils das dem bestimmten Verbraucher zu- den Pumpen 2 und 3 ein in Nutzstromrichtung geordnete Wegeventil angeordnet, dem die 30 öffnendes Rückschlagventil 8 auf. Diese Verbin-Wegeventile für die anderen Verbraucher in dungsleitung setzt sich einerseits in einer Leitung 9 einem allen Wegeventilen gemeinsamen Ventil- zu einem Ventilblock 10 fort und führt andererseits block parallel geschaltet sind. zu einem Zulauf anschluß 11 eines Schaltventils 12.
Auf Grund dieser Ausbildung können einerseits Ein Ablaufanschluß 13 des Schaltventils 12 ist über alle Verbraucher bis zu einer vorbestimmten Förder- 35 eine Leitung 14 mit einem Rücklaufanschluß 15 des menge beaufschlagt werden, andererseits jedoch kann Ventilblocks 10 verbunden, dessen Rücklaufleitung die große Fördermenge immer nur dem einen be- 16 wieder in den Behälter 6 mündet,
stimmten Verbraucher zugeleitet werden, da eine Der Ventilblock 10 enthält u. a. ein Wegeventil Betätigung der den anderen Verbrauchern zugeord- 17, dessen Einfacharbeitsanschluß 18 über eine Leineten Mehrwegeventile ein Schließen des Ringkanals 40 tung 19 unter Zwischenschaltung des Schaltventils 12 des Schaltventils und damit ein Zuschalten des mit einem als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit Förderstroms der großen Pumpe nicht bewirken ausgebildeten Verbraucher 20 zum Heben eines kann. Außerdem können unsichere Betriebszustände Hubmastes eines Hubladers in Verbindung steht, und daraus resultierende thermische Belastungen der Der Ventilblock 10 erhält fener ein Wegeventil 21 Hydraulikanlage praktisch nicht auftreten, da hier 45 mit Zweifacharbeitsanschluß 22 für die Betätigung bei geschaltetem Steuerschieber der Gesamtförder- nicht weiter dargestellter Hydromotoren zum Neigen strom beider Pumpen das Schaltventil durchströmt des Hubmastes. Das in Fig. 1 gezeigte Wegeventil und den Steuerschieber beaufschlagt, der damit nach 21 steht vertretend da gegebenenfalls für mehrere Zuschaltung der großen Pumpe sicher in seiner gleichartige Wegeventile 21. Das Schaltventil 12 be-Schaltlage gehalten ist. 50 steht aus einem den bereits erwähnten Zulauf anschluß Das Vorsehen eines Rückschlagventils in der die 11 und den ebenfalls bereits erwähnten Ablauf-Druckseiten von zwei Pumpen verbindenden Leitung, anschluß 13 aufweisenden Gehäuse 23 unter Einfüüber das sich die Förderströme der beiden Pumpen gen von Dichtungen 26, 27 in nicht dargestellter vereinigen können, ist in anderem Zusammenhang Weise verschraubten Anschlußdeckeln 24 und 25 sobekannt (deutsche Auslegeschrift 1209 431 und 55 wie aus einem in einer Innenbohrung des Gehäuses »Hydraulics and Pneumatics« 1963, Heft7, Seite 96). 23 verschiebbaren, durch eine Rückstellfeder 28 bein beiden Fällen wird dabei beim Erreichen eines lasteten Steuerschieber 29, der außen mit einem vorbestimmten Arbeitsdruckes der Förderstrom der Ringkanal 30 und innen mit einem Durchtrittsraum einen Pumpe vom Verbraucher abgeschaltet und 31 versehen ist und der in seiner Innenbohrung einen ebenfalls über ein Schaltventil dem Hydraulikbehäl- 60 von seinem Dichtsitz 32 aus verschiebbaren, von ter zugeführt. Die Frage des Aufteilens der Förder- einem Sicherungsring 33 und einer Scheibe 34 geströme der Pumpen zwischen einzelnen Verbrauchern haltenen und durch eine Feder 35 vorgespannten ist hingegen nicht angesprochen. Drosselschieber 36 mit sich verjüngender Drosselin Ausgestaltung der Erfindung weist der Steuer- blende 37 und Durchtrittsöffnungen 38 enthält,
schieber des Schaltventils einen federbelasteten, zum 65 Die Anlage arbeitet wie folgt: Nach Fig. 1 fördert bestimmten Verbraucher hin öffnenden Drosselschie- bei laufender Brennkraftmaschine 1 und noch nicht ber auf, der zum Zwecke einer angepaßten Verstell- erfolgter Betätigung des Wegeventils 17 bzw. des krafterzeugung für den Steuerschieber den Durch- Wegeventils 21 die Pumpe 2 Druckmittel aus dem
Behälter 6 über die Saugleitung 4 und über den ihr durch das Rückschlagventile zugeordneten Teil der Verbindungsleitung 7 über die Leitung 9 zum Wegeventilblock 10, über dessen Neutralumlaufwege das Druckmittel über die Rücklaufleitung 16 wieder dem Behälter 6 zufließt, während zugleich die Pumpe 3 über die Saugleitung 5 Druckmittel aus dem Behälter 6 fördert, das über den anderen Teil der Verbindungsleitung 7 das Schaltventil 12 über den Zulaufanschluß 11, über den Ringkanal 30 und über den Ablaufanschluß 13 passiert und gleichfalls dem Behälter 6 über die Leitung 14 und über den Rücklaufanschluß 15 des Wegeventilblocks 10 durch Vereinigung der Rücklaufströme zugeführt wird.
Die Stellung des Schaltventils 12 und damit die Abschaltung der Pumpe 3 bleiben erhalten, wenn das Wegeventil 21 oder weitere für andere Versorgungsstellen in gleicher Weise angeschlossene Wegeventile betätigt werden, da hierbei kein die Stellung des Steuerschiebers 29 beeinflussendes Druckmittel das Schaltventil 12 in Längsrichtung durchfließt.
Das gleiche gilt auch dann, wenn bei betätigtem Wegeventil 17 vom Arbeitsanschluß 18 her dem Verbraucher 20 über die Leitung 19 Druckmittel in gering gehaltener Menge zugeführt wird, da der dabei im Steuerschieber 29 auftretende Durchfmßwiderstand noch keine ausreichende Verstellkraft für denselben erzeugt.
Wie F i g. 2 zeigt, bewirkt eine aus der Pumpe 2 resultierende, gesteigerte Durchflußmenge in Richtung auf den Verbraucher 20 bei noch gegen den Dichtsitz 32 gesetztem Drosselschieber 36, daß eine größere Verstellkraft den Steuerschieber 29 gegen die Kraft der Rückstellfeder 28 aus der durch den Anschlußdeckel 24 begrenzten Lage in die durch den Anschlußdeckel 25 begrenzte Lage verschiebt. Die hiermit am Zulaufanschluß 11 gegenüber dem
ίο Behälter 6 erfolgte Absperrung der Pumpe 3 bewirkt jetzt deren Nutzförderung über das Rückschlagventil 8, wonach der Drosselschieber 36 mengenbedingt gegen die Kraft der Feder 35 ausweicht und ein Teil der Fördermenge nunmehr über den Durchtrittsraum 31 und über die Durchtrittsöffnungen 38 geleitet wird, wodurch eine unzulässige Zunahme des Drosselwiderstandes ausgeschlossen ist.
Bei einer nachfolgenden bestimmten Mengenreduzierung bei dem gesperrten Rücklauf oder bei dem Rücklauf des Druckmittels stellen die auf den Steuerschieber 29 und auf den Drosselschieber 36 einwirkenden Rückstellkräfte die mit Fig. 1 dargelegte Ausgangssituation wieder her.
Der bei dem Absenken des Kolbens des Verbrauchers 20 entstehende Rückstrom des Druckmittels ist bei zweckentsprechender Ausbildung der sich verjüngenden Drosselblende 37 des Drosselschiebers 36 in nur geringem Maße gedrosselt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 ströme beaufschlagte Steuerschieber des Schaltventils Patentansprüche: bei Überschreiten der vorbestimmten Durchfluß menge den Rückfluß der ersten Pumpe zum Behälter
1. Hydraulische Servoanlage mit zwei Pumpen unterbricht.
und mehreren, über Wegeventile gesteuerten 5 Bei mobilen Arbeitsmaschinen, wie Hubladern, Hydromotoren als Verbraucher, z. B. solchen ist es besonders wichtig, daß einerseits zum schneifür die Verstellung des Hubmastes eines Hub- len Ausfahren des Hubmastes eine große Förderladers, wobei der Förderstrom der ersten Pumpe menge zur Verfugung stehen kann, andererseits aber über einen Ringkanal am Steuerschieber eines auch weitere Hydromotoren, z. B. für die Neigung Schaltventils, das in einer von der zweiten Pumpe io des Hubmastes, mit geringer Fördermenge ohne kommenden Verbraucherleitung angeordnet ist. Verwendung nachteiliger Schaltmittel, wie Drosseln bis zu einer vorbestimmten Durchflußmenge der oder Mengenbegrenzungsventile, versorgt werden zweiten Pumpe zum Hydraulikbehälter zurück- können. In diesem Sinne ist bei einer bekannten fließt und wobei der vom Förderstrom der zwei- Servoanlage der eingangs umrissenen Art (USA.-ten Pumpe im Verstellsinn zur Vereinigung der 15 Patentschrift 3 540 218) die letzterwähnte Möglichbeiden Pumpenströme beaufschlagte Steuerschie- keit nicht gegeben, vielmehr kann dort einem Arber des Schaltventils bei Überschreiten der vor- beitskreis mit gegebenenfalls mehreren Verbrauchern bestimmten Durchflußmenge den Rückfluß der bei ein gewisses Maß überschreitender Durchflußersten Pumpe zum Behälter unterbricht, g e- menge der kleinen Pumpe nur die von beiden Pumkennzeichnet durch die Kombination ao pen herrührende gesamte Fördermenge zugeteilt folgender Merkmale: werden. Demgemäß besteht die Notwendigkeit, für
a) das Schaltventil (12) ist einem einzigen be- die Verbraucher mit geringem Schluckvermögen stimmten Verbraucher (20) zugeordnet; Drosseln, Mengenbegrenzungsventile od. dgl. zwi-
b) die Druckseiten der beiden Pumpen (2, 3) schenzuschalten, was jedoch unerwünschte zusätzsind durch eine Verbindungsleitung (7 25 Ilche thermische Belastungen des Hydrauliksystems übereinRückschlagventil^miteWanderver- ™ad*· Hinzu kommt, daß bei der bekannten bunden, über das sich der Förderstrom der Anlage eine exakte Steuerung deshalb nicht unbeersten Pumpe (3) mit demjenigen der zwei- dmgt gewahrleistet ist, weil der dortige Steuerschieten Pumpe (2) beim Schließen des Ring- Jf des Schaltventds infolge der erst stromab des kanals(30) des Schaltventils (12) vereinig!, 3° Steuerschiebers erfolgenden Mischung der Pumpenso daß nunmehr beide Pumpenströme den *tronie audl "} geschaltetem Zustand lediglich vom Steuerschieber (29) in Schaltstellung halten; Forderstrom der kleinen Pumpe gegen die Kraft
. . , .., , „ , , ., ^_n , einer Druckfeder gehalten werden kann. Hierdurch
c) in der über das Schaltventil (12) zum be- kann es dann bei varüerender Meinßr Fördermenge stimmten Verbraucher (20) fuhrenden Lei- 35 zu eimr Schwimmstellung des Steuerschiebers komtung(9,19) ist stromab der Stelle, an der wdche bewkkt; daß der Förderstrom der sich die Förderströme der beiden Pumpen ßen p mehr oder weni angedrosselt wird, (2, 3) vereinigen aber stromauf des Schalt- d h der Fluß zu dem Ar^^ kann somit un_
Vf AS } , Sf tamats??/ Verbrau- kontroliierbar werden und dies in verstärktem Maße eher (20) zugeordnete Wegeventil (17) ange- 40 insbesondere durch ώε naturgemäß während des Beordnet, dem die Wegeventile (21) fur die triebs der ^1 auftretenden hydraulischen Druckanderen Verbraucher m einem allen Wege- Schwankungen
ventilen (17 21) gemeinsamen Ventilblock Für Hublader ist eine weitere Servoanlage be-
(10) paraUel geschaltet smd. kanQt (USA.-Patentschrift 3 071926), die eine Pumpe
2. Servoanlage nach Anspruch 1, dadurch ge- 45 und eine spezielle Ventilanordnung aufweist, bei kennzeichnet, daß der Steuerschieber (29) des der die Kolbenstangenseite eines als einfachwirkende Schaltventils (12) einen federbelasteten, zum Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeten Verbrauchers bestimmten Verbraucher (20) hin öffnenden als Volumenspeicher benutzt wird, dessen Inhalt weg-Drosselschieber (36) aufweist. abhängig entweder bis zu einer vorbestimmten
3. Servoanlage nach Anspruch 2, dadurch ge- 50 Druckhöhe der Beaufschlagungsseite dem Verbraukennzeichnet, daß der Drosselschieber (36) eine eher zugeführt wird oder oberhalb dieser Drucksich verjüngende Drosselblende (37) aufweist. höhe zum Behälter zurückfließt. Damit ist das
Heben von Lasten in zwei Geschwindigkeitsstufen
ermöglicht, wobei die Pumpe mit Rücksicht auf die
55 weiteren Verbraucher entsprechend gering dimensioniert sein kann. Bei dieser bekannten Anlage wird
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische jedoch der Langsam- oder der Schnellhub von der Servoanlage mit zwei Pumpen und mehreren, mit Belastungsgröße bei Ausschluß der willkürlichen Wegeventile gesteuerten Hydromotoren als Verbrau- Wählbarkeit bestimmt. Außerdem ist bei dem eher, z. B. solchen für die Verstellung des Hubmastes 60 Schnellhub ein Feinsteuerbereich innerhalb eines eines Hubladers, wobei der Förderstrom der ersten Teilstellweges der Wegeventilbetätigung, dem Teil-Pumpe über einen Ringkanal am Steuerschieber stellweg für den Langsamhub entsprechend, nicht eines Schaltventils, das in einer von der zweiten gegeben. Für den praktischen Betrieb resultiert dar-Pumpe kommenden Verbraucherleitung angeordnet aus eine gewisse Bedienungsunsicherheit, da bei der ist, bis zu einer vorbestimmten Durchflußmenge der 65 Handhabung von Lasten mit unterschiedlichen und zweiten Pumpe zum Hydraulikbehälter zurückfließt mitunter unbekannten Gewichten bei gleichbemesse- und wobei der vom Förderstrom der zweiten Pumpe nem Stellweg des Betätigungshebels sich eine nicht im Verstellsinn zur Vereinigung der beiden Pumpen- vorhersehbare Hubgeschwindigkeit einstellen kann.
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